科技成果

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成果名称: 高山峡谷复杂环境下工程变形监测关键技术

成果登记号: 9612022Y2422

第一完成单位: 中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司

联 系 人: 李祖锋

成果类型: 应用技术

成果体现形式 : 新技术

技术领域: 地球、空间与海洋

应用行业: 水利、环境和公共设施管理业

学科分类: 勘查技术(410.65)

应用状态: 产业化应用

完成人: 李祖锋,尚海兴,杨树文,谢国钧,张群,缪志选

成果简介:

本项目属测绘科学与水利水电工程健康安全监测交叉项目,主要涉及大地测量科学,工程与技术科学基础学科的工程监测、航测遥感、自动化控制等学科。现有变形监测技术在高山峡谷及重植被覆盖区等复杂环境下监测精度保障困难,在面对突发且处于高危状态的地灾情况时,现有技术在监测的连续性、实时性保证方面显得无能为力。因此本成果针对水利水电工程与地质灾害监测面临的迫切需求,重点对高山峡谷及重植被覆盖区等复杂环境下的水利水电工程建筑物、高边坡、危险滑坡监测面临的精度保障难与效率低的技术瓶颈与难题问题进行了系统研究,包括提高变形体监测控制能力的一系列理论探索、装备研制、监测与数据处理等创新技术。提出了系统的测量基准数据处理、测前规划设计、实时动态高精度监测、应急监测、监测精度控制技术,形成了较为系统的复杂条件监测控制关键技术体系,研制了具有自主知识产权的GNSS自动化监测仪器,结合北斗导航系统全球组网的完成及对北斗监测系统的深入开发与应用,将显著降低对美国等国家技术的依赖。

本研究项目及其子题先后通过中国水力发电工程学会(2017年4月21日)和中国大坝工程学会(2021年5月19日)的科技评价,成果由中国科学院陈俊勇院士、中国工程院李建成院士、邓铭江院士及国家卫星定位系统工程技术研究中心、流域水循环模拟与调控国家重点试验室、水利部遥感技术应用中心、北京师范大学等单位的长江学者特聘教授和知名专家进行了评价,成果评价总体达到国际领先水平。该系列研究成果较好地推动了长期困扰高山峡谷区的GNSS监测精度控制困难问题的解决,在技术设计、测量实施及数据处理阶段均有较显著提升。

该系列研究成果为复杂条件下的监测精度控制提供了一套有效的解决方案,较好地解决了长期困扰高山峡谷区监测精度控制难题,并降低了危险区域工作人员暴露频率,更好保障了监测工作人员与地质灾害影响区域人民群众的生命与财产安全。 研究成果可广泛应用于各类水利工程、工程区地质灾害等变形体的高精度变形监测实施,尤其针对高山峡谷地区监测项目具有显著优势。

成果已在黄河拉西瓦水电站、新疆500水库、拉金神谷库区高危变形体、新疆喀腊塑克大坝变形监测项目等10余个大中型工程中成功应用,经过广泛检验验证,技术重现性、成熟度高,技术创新对推动科技进步和提高市场竞争力有较大提高作用。主要应用情况如下:

1、研究提出的高山峡谷复杂条件工程变形监测的基准优化设计方法,已成功应用于黄河拉西瓦水电站、新疆阜康抽水蓄能电站、镇安抽数蓄能电站等工程项目,在监测基准点布置、方案优化、重点观测控制点同步观测基线的筛选等设计与观测实施中发挥了重要作用,推动了高山峡谷复杂条件监测精度保障困难问题的解决。

2、研究的多源数据大气折射等环境效应改正及数据处理方法,成功应用于黄河拉西瓦果卜岸坡、新疆阜康抽水蓄能电站,崇信电厂集煤站沉降监测、黄河小三峡水电站工程岸坡监测等项目,显著提升了测量机器人、GNSS与隧洞约束条件下的精密水准监测精度,并显著提升了工作效率,取得了良好的应用效果。

3、研究的滑坡深层位移监测基准精度控制新技术,已成功应用于黄河拉西瓦水电站监测基准传递与果卜岸坡勘探洞室监测,解决了深层狭小地下空间坐标传递精度保障困难及效率低下问题,使其精度保障能力和工作效率均得到较显著提升。

4、提出的监测基准参数确定与监测成果校正方法,已成功应用于新疆阜康抽水蓄能电站、新疆“500”水库变形监测等项目,推动了监测成果精度的显著提升。研究提出的工程椭球模型确定方法,及基于工程椭球模型的数据归算理论,解决了新疆阜康抽水蓄能电站高程异常变化对数据归算造成的显著影响,同时采用该方法对多个项目控制网数据进行解算,成果外附和精度均有较显著提升;采用所建立的数据归算理论,成功建立多个长引水式水电站及大型隧洞工程控制网,在西成高铁穿越秦岭所建立的多个大型隧洞中,就采用了本研究所提出的基于尺度比确定参考椭球参数的方法,有效保障了工程建设质量,取得了良好的应用效果,推广应用价值显著。

“复杂环境水利水电工程变形监测精度控制技术”项目开发和创新应用前后历时超过10年,目前已取得授权发明专利11项,实用新型等其他知识产权逾20项,出版专著2部,发表学术论文61篇(其中SCI和EI检索论文32篇)。创新点1支撑成果获江苏省科技进步奖一等奖(2018年),创新点4支撑成果获中施企协科技创新成果一等奖(2017年)。

    所完成的基础研究成果,近3年新增销售规模12008万,利润2828万,预期经济效益显著。研究成果成熟度高、转化程度高、经济及社会效益显著,有力推动了行业技术进步,有效提升了该技术的综合应用成果水平。成果对于完善技术规范,推动行业技术进步,提高危大滑坡、特殊边坡及建筑物外部变形监测水平起到积极作用。部分成果拟纳入相关规范的整编中,填补了领域及行业的技术空白。